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电解液的闪点与爆炸极限的互相换算

已有 1163 次阅读 2019-4-24 11:30 |个人分类:锂电电解液|系统分类:科研笔记| 蒸气压方程, 闪点, 爆炸极限, 下限, 安全

这篇博文是根据自己的理解写的,可能有不正确的地方,请专家指正。

在整理过一些溶剂的蒸气压方程的参数之后,估算各种溶剂在不同温度下的蒸气压就很容易,给我带来了不少的方便。

有一天,我突然想到,闪点温度时的蒸汽压,是不是正好就是爆炸极限的下限呢?

我们知道,闪点定义为溶剂蒸气能够发生闪燃的最低温度,也就是说,在更低一点的温度上,蒸汽浓度下降已经不能够支持燃烧了。在这个温度之上,能够发生燃烧,火焰扩散之后,大量热产生,如果在封闭空间内就可以引起爆炸。在闪点这个温度下的蒸气浓度,也就是蒸汽能够爆炸的最低浓度了。

开杯闪点测定时,由于有蒸气的扩散过程,液体表面的蒸气浓度往往不是饱和浓度,也就是说,要比闭杯条件同一温度下的浓度要低一点。为了达到闪燃的最低浓度,这一温度往往比闭杯情况下要稍高一点。根据上面的描述,我觉得应该是闭杯的闪点下蒸气浓度更接近爆炸极根下限。因此,下面计算的闪点也是指闭杯闪点。

我搜索了一下百度,果然有这样的方程:

  

 闪点测试时总压为一个标准大气压。

前面乘以100是为了转化为百分数。这个百分数实际就是根据压力来计算的,本质上是物质的量浓度或体积浓度,不是质量百分比浓度。质量百分比浓度与分子量有关,压力更接近于体积相关(根据理想气体状态方程来换算)

因此,有了蒸气压方程,就可以根据闪点来计算爆炸极限下限。反之,有了爆炸极限下限,也可以来估算闪点。串起这个计算的是蒸气压方程,因为它可以给出闪点时该溶剂的蒸气压,从而计算出蒸气压在总压中的占比。

蒸气压方程可以参见我以前的博文。溶剂的蒸气压曲线 与 Antoine方程的拟合参数

举例来说,碳酸二乙酯的蒸气压方程 A=6.64355 B=1685.3 C=-36.13,闭杯闪点25℃,但是我查不到它的爆炸下限,那么借助蒸气压方程和闪点,我们可以计算

闪点时蒸气压为1.63KPa, 爆炸极限下限计算值就是

100*1.63/101.325=1.6,也就是爆炸极限下限是1.6%左右。

由于不同来源的蒸气压方程的拟合精度存在差异,可能导致计算出的爆炸极限下限也有一些差别,比如DEC的另一套蒸气压方程参数是A=4.925 B=824.5 C=-117.4,则闪点时蒸气压为2.31KPa,相应计算出的爆炸极限下限就是2.3/101.3*100=2.3,也即2.3%

虽然存在一定的误差,但这种计算可以帮助我们解决数据完全没有的困难。

反过来,如果我们知道爆炸极限下限(体积浓度)和蒸气压方程,也可以计算出位于爆炸极限下限时对应的蒸气压所对应的温度,从而估算出相应的闪点。不过由于闪点的数据相对比较完备,这种计算用到的机会不太多。



在拟合蒸气压的Antoine方程参数时,用matlab方便但是出来的拟合常数显示的精度较差,需要以下方法把隐藏起来的精度展示出来。这里特地保存一下备查。


axingix2015-01-23 01:14

这样设置(指命令行设置为format long或菜单中设置为long)对cftool的GUI里面的参数显示不起作用,但是会对以下的结果精度产生影响。有两种办法获得参数: 1.不用cftool,使用polyfit(x,y,n)来对你的数据进行拟合,不加分号会直接给出各项参数; 2.使用cftool,保存拟合的workspace(比如存成myfitted_model)在命令窗口使用coeffvalues(myfitted_model)来读出参数。




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